Bioporen werden von Regenwürmern und Pfahlwurzeln geformt und gelten als präferentieller Weg für das Wurzelwachstum in tiefere Bodenbereiche. Jedoch ist bislang unklar, ob dem bioporennahen Unterboden eine besondere Funktion für das Wurzelwachstum, die Nährstoffakquise und den Zugang in den bulk-Boden zukommt. In diesem Bereich fehlt es an einer Quantifizierung von Wurzelwachstum und die Messung von Wurzelaktivität. Mit speziell angefertigtem Beprobungswerkzeug wurde der bioporennahe Unterboden großlumiger, nahezu vertikal verlaufender Bioporen (Durchmesser >5 mm) in kleinteiligen Abständen in 0-2, 2-4 und 4-8 mm auf die Wurzellänge [cm], den Wurzeldurchmesser [mm], die Gesamt-C- und -N-Gehalte [%] (Ct, Nt) sowie den pH-Wert untersucht. Neben der Untersuchung von Bioporen im Feld wurde in Gefäßversuchen der Einfluss des Regenwurms und der Pfahlwurzel auf das Wurzelwachstum separat betrachtet. Für die Untersuchungen wurden Sommergerste, Sommerraps und Ackerbohne eingesetzt zur Abbildung verschiedener Wurzelsysteme. Die Ergebnisse zeigten einen deutlich ausgeprägten lateral abnehmenden Gradienten der Ct- und Nt-Gehalte im Feldversuch. In den Gefäßversuchen gab es keine Unterschiede zwischen den Bioporentypen in den Ct- und Nt-Gehalten. Die Wurzeln wuchsen hauptsächlich im Bioporenlumen und in 0-2 mm, geringer in 2-4 und 4-8 mm des bioporennahen Unterbodens. Der pH-Wert war in der Wurmpore höher als im bulk-Boden. Sommerraps und Ackerbohne zeigten anhand Wurzel-induzierter pH-Wertänderung eine deutliche Stoffwechselaktivität in der Wurzelprägung, während in der Wurmprägung keine signifikante pH-Wertveränderung für die drei Kulturarten sichtbar wurde. Die verminderte laterale Wurzelausdehnung im bioporennahen Unterboden deutet auf ein begrenztes Potenzial der Bioporen als Zugangsweg zum Explorieren des bulk-Bodens hin. Ein erhöhtes Wurzelwachstum in den ersten 2 mm des bioporennahen Unterbodens weist auf eine Verankerung der Wurzeln und eine Nährstoffaufnahme hin. / Biopores are formed by earthworms and taproots and are considered a preferential pathway for root growth into deeper soil layers. However, it is unclear to date whether the biopore sheath has a specific function for root growth, nutrient acquisition and access into the bulk soil. There is a lack of literature on the quantitative measurement of root growth and the measurement of actual root activity in the biopore sheath. Using sampling tools specially made for this type of investigation, the biopore sheath of large-sized, nearly-vertical biopores (diameter >5 mm) were sampled at small-scale intervals in 0-2, 2-4 and 4-8 mm and analyzed for root length [cm], root diameter [mm], total C- and N-contents [%] (Ct, Nt), and pH. In addition to the study of biopores in the field, the influence of earthworm or taproot on root growth was considered separately in pot experiments. Spring barley, spring oilseed rape and faba bean were used for the investigations in order to be able to map different root systems. The results showed a clearly pronounced laterally decreasing gradient of Ct- and Nt-contents in the field experiment. There were no differences between the biopore types in Ct- and Nt-contents in the pot experiments. Roots grew mainly in the biopore and in 0-2 mm, less in 2-4 and 4-8 mm of the biopore sheath. The pH value was higher in the worm type biopore than in the bulk soil. Based on root-induced pH change, spring oilseed rape and faba bean showed significant metabolic activity in root type biopore, while no significant pH change was found in worm type for the three crop species. The laterally decreasing root elongation from biopore surface towards bulk soil is pointing towards a limited potential of biopores as an access path to explore the bulk soil. Increased root growth in the first 2 mm of the biopore sheath indicates root anchorage and nutrient uptake.

Der Mangel an Nährstoffen im Boden, hauptsächlich an Phosphor (P) und Stickstoff (N), verbunden mit einem hohen Salzgehalt und der generellen Verarmung landwirtschaftlicher Böden , sind ein ernstes Problem für die landwirtschaftliche Produktion weltweit. Daher besteht ein dringender Bedarf an Forschung und Entwicklung geeigneter landwirtschaftlicher Praktiken, um ungünstige Bodenbedingungen zu verringern und wenn möglich die Fruchtbarkeit von Kulturland wiederherzustellen. Die Verwendung von Rhizobakterien, die das Pflanzenwachstum (PGPR) fördern, kann sich bei der Entwicklung von Strategien zur Erleichterung des Pflanzenwachstums unter normalen Wachstumsbedingungen sowie unter abiotischen Stress als nützlich erweisen. Diese Bakterien bieten ihren pflanzlichen Wirten Vorteile, indem sie die Aufnahme von Bodenmineralien fördern und Pflanzen vor schädlichen Umwelteinflüssen schützen. Die vorliegende Arbeit bewertet die Rolle von in Kamerun natürlich vorkommenden PGPR an Mais und untersucht deren Potenzial als Bioimpfstoffe zur Steigerung des Pflanzenwachstums in Kamerun. Wir prüfen die Hypothese, dass einheimische Bakteriengemeinschaften aus Kamerun einen hohen Anteil an Bakterien aufweisen, deren Eigenschaften Kulturpflanzen helfen, mit ungünstigen Bedingungen umzugehen. In der vorliegenden Arbeit wurden dazu Bakteriengemeinschaften der Rhizosphäre von in Kamerun angebautem Mais isoliert und untersucht. Zum ersten Mal erfolgte eine umfassende phylogenetische Zuordnung aller kultivierbaren Bakterien, auf Grundlage ihrer potenziellen Fähigkeiten zur Förderung des Pflanzenwachstums. / Nutrient deficiencies in soil, mainly in phosphorus (P) and nitrogen (N), coupled to salinity and the impoverishment of agricultural soils, are a severe problem for agricultural production worldwide. Therefore, there is an urgent need for research and development of more suitable agricultural practices in order to reduce unfavorable conditions, and if possible, to restore the fertility of cultivated lands. The use of rhizobacteria, which promote plant growth (PGPR), can prove useful in developing strategies to facilitate plant growth under normal as well as under abiotic stress conditions. These bacteria offer benefits to plant hosts by promoting the uptake of soil minerals and protecting plants from environmental stresses. The thesis evaluates the role of native PGPR associated with maize as potential bio-inoculants for plants growth in Cameroon. We hypothesized that native bacterial communities from Cameroon include a high potential of bacteria helping the plant cope with unfavorable conditions. Here, we provide for the first time a comprehensive phylogenetic affiliation of cultivable bacterial communities associated with maize rhizosphere grown in Cameroon in relationship to their potential plant growth-promoting abilities.